import java.util.Stack;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User: 19182
 * Date: 2025-07-28
 * Time: 14:30
 */
public class Sort {
    public void insertSort(int[] array){
        for(int i = 0; i < array.length - 1; i++){
            int tmp = array[i + 1];
            int end = i;
            while(end >= 0){
                if(array[end] > tmp){
                    array[end + 1] = array[end];
                    end--;
                }else{
                    break;
                }
            }
            array[end + 1] = tmp;
        }
    }
    public void shellSort(int[] array){
        int gap = array.length;
        while(gap > 1){ //等于1组说明已经排序好
            gap = gap / 2;
            shell(array, gap);
        }
    }
    private void shell(int[] array, int gap){
        for(int i = gap; i < array.length; i++){    //交替组进行交换
            int tmp = array[i];
            int end = i - gap;
            while(end >= 0){
                if(array[end] > tmp){
                    array[end + gap] = array[end];
                    end -= gap;
                }else{
                    break;
                }
            }
            array[end + gap] = tmp;
        }
    }
    public void heapSort(int[] array){
        //创建大根堆, 排升序
        createHeap(array);
        int end = array.length - 1;
        while (end > 0){
            swap(array, 0, end);
            siftDown(array, 0, end);
            end--;
        }
    }
    private void createHeap(int[] array){
        for(int i = (array.length - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--){
            siftDown(array, i, array.length);
        }
    }
    private void siftDown(int[] array, int parent, int len){
        int child = 2 * parent + 1;
        while(child < len){
            if(child + 1 < len && array[child + 1] > array[child]){
                child++;
            }
            if(array[child] > array[parent]){
                swap(array, child, parent);
                parent = child;
                child = 2 * parent + 1;
            }else{
                break;
            }
        }
    }
    private void swap(int[] array, int x, int y){
        int tmp = array[x];
        array[x] = array[y];
        array[y] = tmp;
    }
    public void selectSort(int[] array){
        for(int i = 0; i < array.length; i++){
            int minIndex = i;   //找到最小值下标与i交换
            for(int j = i + 1; j < array.length; j++){
                if(array[minIndex] > array[j]){
                    minIndex = j;
                }
            }
            swap(array, i, minIndex);
        }
    }
    public void BubbleSort(int[] array){
        boolean flag = true;
        for(int i = 0; i < array.length - 1; i++){
            for(int j = 0; j < array.length - i - 1; j++){
                if(array[j] > array[j + 1]){
                    swap(array, j, j + 1);
                    flag = false;
                }
            }
            if(flag){
                break; //数组本身已经有序
            }
        }
    }
    public void quickSort(int[] array){
        quick(array, 0, array.length - 1);
    }
    private void quick(int[] array, int left, int right){
        if(left >= right){
            return;
        }
        if(right - left + 1 <= 10){ //如果剩下的数据小于10个，不再进行递归排序减少开辟函数栈帧，用直接插入排序，直接插入排序当数据量小的场景效率很高
            insertSortRange(array, left, right);
        }
        int index = threeMid(array, left, right); //当数组升序或降序的时候，我们每次取基准值为首元素就不妥了，每次划分区间都没有均匀分成两部分二叉树退化成单支
        swap(array, left, index); //把获取的中间基准值放在首元素
        int par = parttionPointer(array, left, right);
        quick(array, left, par - 1);    //递归划分左区间
        quick(array, par + 1, right);   //递归划分右区间
    }
    private int parttionHoare(int[] array, int low, int high){//hoare版本
        int key = array[low];//记录关键值
        int i = low; //把基准值的下标记下来，方便后面交换基准值到中间
        while(low < high){
            while(low < high && array[high] >= key){
                high--;
            }
            while(low < high && array[low] <= key){
                low++;
            }
            swap(array, low, high);
        }
        swap(array, i, low);
        return low;

    }
    private int parttionHole(int[] array, int low, int high){   //挖坑法
        int key = array[low]; //获取基准值
        while(low < high){
            while(low < high && array[high] >= key){    //默认low位置是坑
                high--;
            }
            array[low] = array[high]; //填low位置这个坑，这个时候high位置成为新的坑了
            while(low < high && array[low] <= key){
                low++;
            }
            array[high] = array[low]; //填hign位置这个坑，这个时候low位置成为新的坑了
        }
        array[low] = key;
        return low;
    }
    private int parttionPointer(int[] array, int low, int hign){    //前后指针法
        int key = array[low]; //获取基准值
        int prev = low;
        int cur = low + 1;
        while(cur <= hign){ //prev始终指向小于key的最后一个元素
            if(array[cur] < key && array[++prev] != array[cur]){ //避免交换自己，如6,1,prev同时指向1和6不需要交换
                swap(array, prev, cur);
            }
            cur++;
        }
        swap(array, low, prev); //交换基准值到中间位置
        return prev;
    }
    private int threeMid(int[] array, int left, int right){
        int mid = (left + right) / 2;
        if(array[left] < array[right]){
           if(array[mid] > array[left]){
               return mid;
           }else if(array[mid] > array[right]){
               return right;
           }else{
               return left;
           }
        }else{
            if(array[mid] < array[left]){
                return mid;
            }else if(array[mid] > array[left]){
                return left;
            }else{
                return right;
            }
        }
    }
    private void insertSortRange(int[] array, int low, int high){
        for(int i = low + 1; i <= high; i++){
            int tmp = array[i];
            int j = i - 1;
            while(j >= low){
                if(array[j] > tmp){
                    array[j + 1] = array[j];
                    j--;
                }else{
                    break;
                }
            }
            array[j + 1] = tmp;
        }
    }
    public void quickSortNor(int[] array){  //非递归快速排序
        int low = 0;
        int hign = array.length - 1;
        int par = parttionHole(array, low, hign); //获取用基准值划分好的区间，这里获取基准值位置
        Stack<Integer> st = new Stack<>();
        if(par > low + 1){  //说明par左边还有两个及以上的数据，需要排序
            st.push(low);
            st.push(par - 1);
        }
        if(par < hign - 1){
            st.push(par + 1);   //par+1作为左区间
            st.push(hign);
        }
        while(!st.empty()){
            hign = st.pop();
            low = st.pop();
            par = parttionHole(array, low, hign);    //继续用基准值划分区间
            if(par > low + 1){  //说明par左边还有两个及以上的数据，需要排序
                st.push(low);
                st.push(par - 1);
            }
            if(par < hign - 1){
                st.push(par + 1);   //par+1作为左区间
                st.push(hign);
            }
        }
    }
    public void mergeSort(int[] array){ //归并排序
        mergeSortChild(array, 0, array.length - 1);
    }
    private void mergeSortChild(int[] array, int left, int right){
        if(left >= right){  //当排序区间只有一个元素，不需要再递归划分
            return;
        }
        int mid = (left + right) / 2;
        mergeSortChild(array, left, mid);   //划分区间, 为什么不能是
        mergeSortChild(array, mid + 1, right);
        merge(array, left, mid, right); //合并数组
    }
    private void merge(int[] array, int left, int mid, int right){
        int[] tmp = new int[right - left + 1]; //开两个数组的大小之和的大小，合并到tmp数组里面
        int s1 = left;
        int e1 = mid;   //第一个数组的区间[left, mid]
        int s2 = mid + 1;
        int e2 = right;     //第二个数组的区间[mid + 1, right]
        int k = 0; //合并到临时数组的位置
        while(s1 <= e1 && s2 <= e2){//合并两个有序数组
            if(array[s1] <= array[s2]){
                tmp[k++] = array[s1++];
            }else{
                tmp[k++] = array[s2++];
            }
        }
        while(s1 <= e1){
            tmp[k++] = array[s1++];
        }
        while(s2 <= e2){
            tmp[k++] = array[s2++];
        }
        for(int i = 0; i < tmp.length; i++){  //把临时数组的合并数据拷贝到对于数组的位置
            array[i + left] = tmp[i];   //这里+left原因，如果说我们合并的是右区间的数组left从4开始，那么array中对应的位置也是因该+left的，画图看即可
        }
    }
    public void mergeSortNor(int[] array){  //归并排序非递归写法
        int gap = 1; //默认是递归划分到1个元素1组开始合并了
        while (gap < array.length){ //当1组元素等于原数组长度，说明合并完成
            for(int i = 0; i < array.length; i = i + 2 * gap){  //划分是/2划分两组的，合并*2到另一组
                int left = i;
                int mid = i + gap - 1;
                if(mid >= array.length){
                    mid = array.length - 1; //这里有可能每组的元素不均衡，可能会导致越界如1组2个，另外1组只有1个
                }
                int right = mid + 1;
                if(right >= array.length){
                    right = array.length - 1;
                }
                merge(array, left, mid ,right);
            }
            gap *= 2;
        }
    }
}
